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水钠锰矿是土壤与沉积物中最为常见的氧化锰矿物, 依据其MnO6层对称特点分为六方和三斜两种亚结构类型.六方水钠锰矿在表生环境中可通过Mn2+的化学或生物氧化形成, 而环境中三斜水钠锰矿的形成及进一步转化为钙锰矿的途径尚不清楚.以两种六方水钠锰矿(酸性水钠锰矿和水羟锰矿)为前驱物, 采用X射线吸收光谱(EXAFS)、X射线衍射(XRD)、电镜(FESEM/TEM)及化学组成分析等技术方法模拟表生环境研究了水钠锰矿从六方向三斜的亚结构转化及生成钙锰矿的化学条件和矿物学机制.结果表明, 适当Mn(Ⅱ)浓度和弱碱性条件(pH≥8)可使六方水钠锰矿逐渐转化为三斜水钠锰矿, 继而经Mg2+交换、常压回流得到了长纤维状的钙锰矿, 其晶体生长以溶解-结晶为主.Mn(Ⅱ)与六方水钠锰矿MnO6八面体层内的Mn(Ⅳ)反应生成Mn(Ⅲ)并填充层内空位, 使水钠锰矿对称型由六方向三斜转变.与酸性水钠锰矿相比, 水羟锰矿结晶弱、层状堆积混乱度高, 与Mn(Ⅱ)反应迅速, 层结构向三斜水钠锰矿转化快.pH升高, 促进六方水钠锰矿对Mn(Ⅱ)的吸附和Mn(Ⅱ)与Mn(Ⅳ)间的反应, 六方水钠锰矿转化为三斜水钠锰矿的速率加快."六方水钠锰矿→三斜水钠锰矿"可能是环境中三斜水钠锰矿的重要来源, 及进一步形成钙锰矿的重要化学生成机制. 相似文献
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水钠锰矿、钙锰矿是土壤和沉积物中常见的氧化锰矿物。本文用改进的方法在碱性介质中合成了结晶度高的单相水钠锰矿 ,其平均化学组成为Na0 .2 5MnO2 .0 70 .6 6H2 O。合成在常温 2 5℃以及机械搅拌作用下进行 ,反应易于控制 ,没有黑锰矿、六方锰矿等其它矿相生成。合成的单相水钠锰矿经Mg2 + 交换、热液处理 ,完全转化为结晶良好、隧道构造为 3× 3的钙锰矿。生成的钙锰矿呈长短不一的纤维状 ,沿三个方向生长的晶体形成各交 12 0°角的三连晶结构 ,平均化学组成为Mg0 .1 6 MnO1 .570 .82H2 O 相似文献
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碱性介质中合成水钠锰矿的几个影响因素 总被引：8，自引：0，他引：8
水钠锰矿是土壤和沉积物中常见的氧化锰矿物。较系统地研究了碱性介质中合成水钠锰矿几个影响因素的作用规律。结果表明,在实验条件下,反应液的流动速率和氧气流量是合成水钠锰矿的主要影响因素,在反应中使用机械搅拌,可以使水钠锰矿的合成简单易行;而反应前通氮气处理和反应温度对水钠锰矿的合成没有影响;实验合成单相水钠锰矿的条件为:OH-/Mn摩尔比为13.7,O2的流量2L/min,在常温和机械搅拌下氧化5h;其平均化学组成为Na0.25MnO2.07·0.66H2O。 相似文献
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热液条件下钙锰矿的合成及其影响因素 总被引：5，自引：0，他引：5
钙锰矿具有3× 3的大隧道构造, 广泛分布于大洋锰结壳和锰结核等环境中, 其性质和成因倍受关注.以改进方法制备的水钠锰矿(birnessite)为前驱物, Mg2+交换后得到Mg-水钠锰矿(或称布塞尔矿, buserite), 经热液处理合成了结晶度高的单相钙锰矿(todorokite), 采用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)等技术探讨了热液温度、体系压力和处理时间等因素对钙锰矿合成的影响.结果表明: 合成的钙锰矿与天然钙锰矿有相同的形貌和生长特征, 呈纤维状, 沿120°三连晶生长, 平均化学组成为Mg0.16MnO2.07 0.82H2O.在实验条件下, 热液温度和处理时间是影响钙锰矿合成的主要因素; 而通过改变高压釜的填充度引起体系压力的变化对钙锰矿合成的影响较小, 体系压力并不是钙锰矿形成的主要影响因素.热液温度越高, Mg-水钠锰矿转化为钙锰矿的速率越快, 完全转化为钙锰矿所需的处理时间越短.热液温度分别为120℃、160℃和200℃时, Mg-水钠锰矿完全转化为钙锰矿所需的时间分别为6 h、4 h和2 h; 但热液温度高于160℃时, 易生成水锰矿杂质.延长处理时间与提高热液温度具有相似的影响规律.这进一步明确了钙锰矿的生成条件, 可为阐明钙锰矿的形成机制和促进其在材料科学中的应用提供理论依据. 相似文献
5.
水钠锰矿氧化硫化物的过程与动力学研究 总被引：1，自引：0，他引：1
水钠锰矿是表生环境中常见的氧化锰矿物之一,影响土壤溶液中硫化物的迁移、转化和归趋。本文考察了酸性水钠锰矿氧化硫化钠溶液的反应过程,采用分光光度法、离子色谱法分析S2-及其氧化产物的浓度和变化趋势,用XRD、SEM表征酸性水钠锰矿粉末反应前后的晶体结构和微观形貌,探讨了温度、pH值、矿物用量对S2-氧化速率的影响。结果表明,S2-的氧化产物主要为单质S,其氧化速率符合准一级动力学规律,且氧化速率随着温度升高、pH值降低和矿物用量增加而增大;酸性水钠锰矿首先被还原生成Mn(OH)2,Mn(OH)2在空气中与O2作用转化成Mn3O4,Mn3O4可进一步转化生成MnOOH。 相似文献
6.
采自中太平洋海山富钴结壳主要由水羟锰矿组成,在XRD衍射图谱上,该矿物缺少(001)和(002)底面衍射,其原因是水羟锰矿包含了两种对称型的八面体层,即三斜对称和六方对称的八面体层,它们沿c轴方向无序排列。部分样品中的水羟锰矿在低角度区具有d>2.0nm的超结构衍射峰,它在实质上反映了矿物结构层的长程有序性,即两种层片的排列具有某种周期性或规律性。部分样品原先没有,但在加热后出现超结构衍射峰,可能是因为样品在空气中加热,使三斜层片中的Mn(III)被氧化成Mn(IV),从而转变为六方层片,继而改变了水羟锰矿的有序性。富钴结壳中水羟锰矿的超结构,在一定程度上反映了矿物形成环境的变化。 相似文献
7.
钙锰矿是土壤、沉积物及海洋锰结核中常见的以3×3结构为主的一族大隧道构造氧化锰矿物.隧道中存在水分子和阳离子,形貌以片状、针状或纤维状为主.水钠锰矿→布塞尔矿→钙锰矿的转化是钙锰矿形成的一个重要途径.这种转化在常压条件下受体系温度、pH、共存粘土矿物、转化时间以及前驱物布塞尔矿亚结构特点,如层间交换离子类型、浓度、以水合离子形态或与MnO6八面体空穴上方键合的强弱、结晶度、Mn(Ⅲ)的含量与迁移特点等因素影响.钙锰矿独特的结构使其所具有的离子吸附、氧化与催化特性及分子级的隧道空间等有望作为特异的分子筛、二次电池正极材料、有机反应催化荆等在环境科学和材料科学等领域具有广阔的应用前景. 相似文献
8.
利用锰矿山现有初级产品MnSO4.H2O低成本制备锰钾矿型八面体分子筛。在液相环境中MnSO4和KOH反应生成Mn(OH)2沉淀后,在溶解氧和OH-的参与下,生成K型水钠锰矿,在高温下发生结构的调整转化为锰钾矿。通过实验获得的最佳条件为:在500mL反应体系中用0.2M的MnSO4.H2O与1M的KOH在室温环境中、通空气流量为30L/min、振荡搅拌转速为100r/min的条件下反应3h,离心洗涤至pH=12,样品干燥后在600℃下煅烧1h。为大规模开展锰矿山产品的深加工提供了重要的实验依据。 相似文献
9.
水钠锰矿为自然界中常见的锰氧化物矿物,其离子交换作用及结构转变理解尚不深刻,矿物表征手段较为局限.为探究水钠锰矿的离子交换特性以及结构转变在拉曼光谱上的反映,利用MnSO4和NaOH合成了三斜晶系的Na型水钠锰矿,进行了NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Co2+、Zn2+的离子交换实验,使用ICP-OES、XRD、拉曼光谱等手段对离子交换水钠锰矿进行表征.拉曼光谱分析表明,570~585 cm-1与640~655 cm-1两个锰氧八面体伸缩振动模式的相对强度及570~585 cm-1附近拉曼峰峰位指示水钠锰矿的结构对称型;570~585 cm-1拉曼峰强度大、振动频率高指示三斜对称型.280 cm-1与500 cm-1附近的拉曼峰是层间离子种类的识别标志.水钠锰矿层间若为Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+等碱金属、碱土金属离子,则在280 cm-1附近存在1个峰值,500 cm-1存在2个分立的峰值;其他种类的层间离子仅500 cm-1处有1个孤峰,指示层间离子排列无序. 相似文献
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常压下pH对Cu-布塞尔矿向钙锰矿转化的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
钙锰矿是表生环境中常见的隧道构造氧化锰矿物,常由层状构造的Na-布塞尔矿或水钠锰矿(Na-布塞尔矿脱水产物)经不同离子交换后在热液条件下转化而成.Na-布塞尔矿与离子交换过程中溶液pH对Me-布塞尔矿亚结构及常压下向钙锰矿的转化有重要影响.本文以Na-布塞尔矿为前驱物,探讨了pH对Cu-布塞尔矿形成及其在常压回流条件下向隧道构造钙锰矿转化的影响.结果表明,不控制pH值时,随着溶液中交换性Cu2+数量的增加,前驱物Na-布塞尔矿层间Na+离子的数量逐渐减少,直至被Cu2+离子完全交换.层间的Mn2+只有在加入的Cu2+达到一定量时才能被置换出来,体系pH值随着CuCl2加入量的增加而降低.随着进入Na-布塞尔矿层间Cu2+离子数量的增加,经回流转化后逐渐生成结晶度较好的钙锰矿相,但加入量超过一定量时,不能转化形成钙锰矿.在控制pH为4.5的体系中进行离子交换时,钙锰矿的形成随着Cu2+离子的增加而增加,并在高加入量时也可完全转化形成钙锰矿.上述两种转化的差异与pH变化所引起的Na-布塞尔矿亚结构变化及交换性Cu2+离子在其层间分布的形态密切相关. 相似文献
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隧道构造的钙锰矿以其特殊的结构和理化性质在催化、吸附、二次电池正极材料等领域有广泛的应用,常以层状Na-布塞尔矿(Na-buserite)为前驱物进行人工合成。焦磷酸盐(pH=1～8)对Mn(Ⅲ)有很强的络合作用,经焦磷酸盐处理的Na-布塞尔矿向钙锰矿转化的特点可表征Mn(Ⅲ)在层状向隧道构造转化中的重要作用。常压回流条件下Na-布塞尔矿向钙锰矿的转化程度随着焦磷酸盐处理浓度的增加和处理时间的延长而逐渐减小,直至不能向钙锰矿转化。钙锰矿形成的难易与Na-布塞尔矿结构中Mn(Ⅲ)被络合数量成反比,用对Mn(Ⅲ)络合作用很弱的焦磷酸盐溶液(pH=10)处理的Na-布塞尔矿可在常压回流条件下完全转化形成钙锰矿。 相似文献
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不同氧化度碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ) 的动力学特性 总被引：1，自引：0，他引：1
用批量法研究了Mn平均氧化度分别为4.02、3.85和3.70的碱性水钠锰矿对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)氧化的动力学特性。结果表明,碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)先经历准一级动力学反应阶段,随后表观速率常数(kobs)逐渐减小至趋近零,达到反应平衡,kobs逐渐减小除了逆反应影响外,还与产物在矿物表面不断积累,钝化反应位点有关。初始反应阶段kobs随氧化度增加而增大,氧化As(Ⅲ)的kobs分别为: 0.095 1、0.039 6和0.007 1 min-1;氧化Cr(Ⅲ)的kobs分别为0.034 2、0.017 8和0.014 8 min-1。氧化As(Ⅲ)的初始反应阶段生成的Mn(Ⅱ)基本保留在矿物表面,对反应位点钝化大,使kobs减小速度快。而Cr(Ⅲ) 氧化初始阶段,Mn(Ⅱ)释放明显滞后于Cr(Ⅵ)释放,但随反应进行逐渐增加,与Cr(Ⅵ)释放量比值接近于反应计量比。故Cr(Ⅲ) 氧化生成Mn(Ⅱ)对位点的钝化远小于As(Ⅲ)氧化,其初始反应阶段后kobs减小速度较慢,且氧化度越高,保持一级动力学的初始反应阶段越长,kobs减小越慢。因此,水钠锰矿的Mn氧化度越高,氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的反应速率越快,As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)在碱性水钠锰矿表面氧化产物的释放行为是影响其反应动力学特性的重要因素。 相似文献
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铁锰结核的矿物相变和其它次生变化 总被引：4，自引：0，他引：4
本文通过对太平洋中部61个铁锰结核的研究,发现在结核形成后,发生了渐近相变、退化相变和Mn、Ni、Cu的次生富集作用。渐近相变是,随着结核成岩作用的增强(伴随着氧化还原电位由高到低的变化),锰矿物发生了由原生δ-MnO_2→环带状、薄层状钠水锰矿和钡镁锰矿→块状磷片状钡镁锰矿集合体的相变。在这一相变系统中钠水锰矿是相变的过渡阶段,钡镁锰矿是相变的高级阶段。退化相变:具层纹构造的原生δ-MnO_2在底层水(可能贫Mn、Ni、Cu而富Fe)的作用下,其中一部分Mn、Ni、Cu等被水带走而沉淀下Fe,形成新的富Fe、δ-MnO_2或非晶质水合铁锰氧化物。Mn、Ni、Cu的次生富集作用。结核在重结晶作用或由结核成岩作用到成岩后生作用过程中均发生了Mn、Ni、Cu的次生富集作用。它不仅表现在由原生δ-MnO_2→环带状钠水锰矿和钡镁锰矿→块状钡镁锰矿过程中,而且还表现在由早期到后期形成的δ-MnO_2成分上。 相似文献
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几种氧化锰矿物对As(Ⅲ)的氧化特性及针铁矿的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
用化学分析、氧化还原平衡、X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)等方法与技术研究了水钠锰矿、钙锰矿和黑锰矿等三种不同结构类型的氧化锰矿物对As(Ⅲ)的氧化特性,及针铁矿对上述氧化的影响。结果表明:三种氧化锰矿物对As(Ⅲ)的氧化能力差异较大,氧化能力受矿物组成、结晶度和表面性质等因素影响。水钠锰矿的氧化能力最强,其次是钙锰矿。低价矿物黑锰矿的氧化能力最弱,但其氧化过程释放Mn2+的量比水钠锰和钙锰矿的均高。对As(Ⅲ)的最大氧化量大小顺序为:水钠锰矿(480.4mmol/kg)>钙锰矿(279.6mmol/kg)>黑锰矿(117.9mmol/kg)。体系中存在针铁… 相似文献
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太平洋中部多金属结核中锰矿物的电镜研究 总被引：2，自引：2，他引：2
利用电子显微术,研究太平洋中部多金属结核中的锰矿物。主要锰矿物为水羟锰矿和钡镁锰矿,它们显示不同的电子衍射花样特征和形貌特征。钡镁锰矿根据形态特征分为三个相:纤维状、片状和板条状。水羟锰矿和钡镁锰矿都是自生矿物,水羟锰矿主要是通过微生物氧化直接从溶液中沉淀生成。而钡镁锰矿则是在没有微生物参加下由溶液中分离出来的。两种矿物之间有着密切的生长关系。 相似文献
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钠离子对于海洋成因10(A)-水锰矿结构稳定性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
10(A)-水锰矿是海洋成岩型铁锰结核和很多陆生锰矿的主要矿物,铜、镍等过渡金属元素对于10(A)水锰矿结构的稳定起着重要的作用,而对于碱金属元素钠离子在其中的地球化学行为则少有涉及.利用取自东太平洋海底的成岩型铁锰结核,借助化学方法,利用矿物学和晶体化学的理论对碱金属元素钠离子在成岩型铁锰结核中的存在状态以及对结核组成矿物10(A)-水锰矿结构的影响进行了研究.结果显示,10(A)-水锰矿中钠离子可以被弱酸析出并且会导致其结构的破坏,使得10(A)-水锰矿转换成7(A)-水锰矿;析出钠离子并且结晶状态变差的10(A)-水锰矿吸附钠离子后,其结晶状态可明显好转并且部分非10(A)相转化为10(A)-水锰矿,但是这种结构的破坏在自然条件下不能完全恢复.因此,钠离子对于10(A)-水锰矿结构的稳定性起着非常重要的作用. 相似文献
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不同氧化锰矿物对光催化降解苯酚的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
合成层状结构的酸性和碱性水钠锰矿以及隧道结构的锰钾矿和钙锰矿,将其用于苯酚的光催化降解研究。分别采用X射线衍射(XRD)、原子吸收光谱(AAS)、扫描电镜(SEM)、BET氮气吸附法和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对供试锰氧化物的晶体结构、化学组成、微观形貌、比表面积以及光吸收性能等进行了表征。研究表明,暗反应条件锰氧化物对苯酚的降解作用较弱,而UV-Vis光照能显著促进锰氧化物对苯酚的降解。光照反应12 h后,锰钾矿、酸性水钠锰矿、钙锰矿以及碱性水钠锰矿的苯酚降解率分别为92.1%、77.3%、57.4%和45.8%;对应的TOC去除率分别由暗反应时的6.3%、11.2%、2.0%和4.6%提高至62.1%、43.1%、25.4%和22.5%。4种供试锰氧化物均具有光催化活性,其大小顺序为:锰钾矿>酸性水钠锰矿>钙锰矿>碱性水钠锰矿。UV-Vis光照下氧化锰矿物光化学降解苯酚主要存在3种降解机制———苯酚的直接光解,锰氧化物的化学氧化和锰氧化物的光化学催化,其中光催化降解起主导作用。 相似文献
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《矿物学报》2017,(4)
伴随环境污染问题日益加剧,光能的光电转化在催化及环境领域引起广泛关注。水钠锰矿是地表常见锰矿物之一,本文借助电化学电量控制法快速高效制备了纳米水钠锰矿电极。X射线衍射(XRD)、Raman光谱测试表明物相单一为水钠锰矿;原子力显微镜(AFM)观察电极微观形貌可见表面分布有不规则多边形格子状空隙,测定沉积电量为0.5、1.0、1.5 C水钠锰矿厚度分别约为30、200、450 nm。紫外可见漫反射吸收谱显示电极可显著吸收300~600 nm波长可见光,Tauc方程计算电极间接带隙约0.8~1.3 eV,直接带隙约2.0~2.3 eV,Mott-Schottky曲线计算平带电位约1.15 V,三电极载流子浓度分别为3.26×10~(19)、4.63×10~(19)、2.70×1020 cm~(-3)。光电流密度-时间曲线及线性扫描伏安曲线表明电极有良好光电化学响应活性Evs.SCE=1.0 V(饱和甘汞电极)恒电势光照条件下,150 min后0.5、1.0、1.5 C水钠锰矿电极对5 mg/L甲基橙降解率分别为66.3%,70.0%,67.5%,拟合反应速率常数k分别为0.44 h~(-1)、0.48 h~(-1)、0.46 h~(-1)(R20.996)。综上,本文研究表明纳米水钠锰矿电极能有效可见光光电催化降解甲基橙等有机污染物。 相似文献
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电催化、光催化、光电催化等电化学技术以其高效、廉价、环保等特点被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术,在有机废水处理等方面得以广泛应用。本文借助电化学电量控制法制备了水钠锰矿电极,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其物相形貌,UV-Vis漫反射吸收谱结果表明水钠锰矿对300~600 nm波长范围可见光表现出良好吸收能力,计算其直接带隙约为2.14 e V,Mott-Schottky曲线计算其平带电位约1.15 V,0.1 mol/L Na2SO4介质中载流子浓度约为3.3×1019cm-3,是良好的可见光激发n型半导体材料。同时,本文以廉价高效的太阳能电池板取代了传统电化学工作站等外加电场设备,成功实现了协同强化水钠锰矿光电催化降解作用。协同作用下甲基橙60 min降解率为90.2%,效率远高于水钠锰矿光催化(2.2%)与电极电催化(33.6%)作用,强化了水钠锰矿光电催化降解反应,节省能耗的同时显著提高了降解效率。批次循环降解实验表明第4轮降解率(86.8%)较之第1轮(90.3%)降低程度5%,表明其具有良好长时间运行稳定性。 相似文献
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湘潭锰矿床的锰矿层赋存于新元古代南华系(成冰系)大塘坡组底部含锰黑色页岩中,含锰矿物主要为菱锰矿。湘潭锰矿的Fe/Mn值低,Th/U、V/(V+Ni)和V/Cr值等地球化学指标显示其发育在氧化-次氧化的沉积环境中,暗示菱锰矿并不是由Mn~(2+)和CO_3~(2-)直接沉淀形成的。湘潭锰矿稀土元素含量高,稀土元素配分模式存在轻微的中稀土元素富集,具有明显的Ce正异常,这些特征指示湘潭锰矿含锰矿物是以锰氧化物或氢氧化物的形式沉淀的。同时,锰矿的碳同位素富集碳的轻同位素,说明有机物参与了菱锰矿的形成过程。综合分析表明,湘潭锰矿成矿过程可以分为沉淀和转化两个阶段:在氧化性的水体中,Mn以氧化物或氢氧化物的形式沉淀;在缺氧且富含有机物质的成岩环境中,Mn氧化物或氢氧化物被有机物还原而转化生成菱锰矿。这与华南地区其他几个典型的大塘坡式锰矿的成矿机制一致。 相似文献